运动处方制定必备技能之心肺运动试验（CPET）

三只鱼考研

今日为大家带来Flavio D'Ascenzi等于2022年9月发表在英国运动医学杂志（BJSM）上的文章《Clinician approach to cardiopulmonary exercise testing for exercise prescription in patients at risk of and with cardiovascular disease》，该文章详细介绍了在运动处方的制定中，心肺运动测试（CPET）的原理、测试方法、指标解读等，是学习心肺康复必须掌握的重点及前沿内容。

本文将分为三期为大家解读，本期为大家介绍基础知识——心肺运动试验（CPET）及九图指标解读

CPET

心肺运动试验

心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing, CPET)是综合评价人体呼吸系统、心血管系统、神经生理以及骨骼肌系统对同一运动应激的整体反应，通过测定人体在休息、运动及运动结束时恢复期每一次呼吸的氧摄取量(VO2)、二氧化碳排出量(VCO2)和通气量(VE)，及心率、血压、心电图等发现和患者运动出现的症状，全面客观地把握患者的运动反应、心肺功能储备和功能受损程度的检测方法，是目前世界上综合判断心肺功能最准确的检查，也是实施心肺康复的客观综合指标。

在进行心肺运动试验时，我们要根据受试者目标心率的数值以及受试者能够承受的运动强度进行试验类型的选择，可供选择的试验类型有：

1 极量运动试验

逐级增加运动量和耗氧量，目标心率=220－年龄

2 次极量运动试验

相当于极量运动试验的85％，目标心率=（220－年龄）×85％

3 症状限制性运动试验

（以患者出现疾病症状而终止）

一般在临床上，冠心病、心肌病、心功能不全的患者运动试验通常达不到极量和次极量运动试验，因此我们常选用症状限制性运动试验。

01 CPET：适用范围

（1）定量评估药物、手术治疗效果预后情况；通过预后疗效制定个性化的运动处方；

（2）评估患者心脏移植的适应症，评估围术期和术后和瓣膜性心脏病的风险；评估麻醉手术危险性；

（3）对运动时的心血管、呼吸和代谢反应的综合分析。既可以评估任何功能限制的等级，评估心肺储备功能，了解患者运动受限的器官水平；也可以获得运动本身的病理生理学信息，对患者功能受限和症状的归因有重要价值，特别在心脏，呼吸，血管和肺等问题上；

（4）鉴别呼吸困难的原因:心源性或肺源性；

（5）评估运动员:进行后备人员的选拔、预测运动成绩、评估训练计划等。

02 CPET：测试方法

（1）仪器设备：CPET包括心电图监测系统（ECG）、气体交换系统、跑台或功率车。

（2）方案：不同的标准化逐级递增运动负荷试验可选择:Bruce、改良Bruce、Cornell、Naughton、Åstrand等方案。

（3）坡度：最常用的是10w /min和15w /min斜坡方案，陡度的选择应根据受试者估计的运动耐受力进行调整，以获得可分析和可重复的结果；

（4）时间：测试时间为8 - 12分钟;如果负荷增加过多或不足，峰值达到过快或过晚，最终结果往往会低估患者的实际最大运动能力(Vo2peak或Vo2max) 。

递增负荷运动参考方案

03 CPET九图解读

心肺运动测试的解释迄今为止，最常用的分析方案是9个不同的图表。该格式由Wasserman于1986年提出，并经过优化，直到最新版本九面图的图示如下:

NO.1

Panel 1:该图为VO2和VCO2随时间、运动负荷变化的曲线

进行运动测试时，随着运动负荷(WR)的增加，VO2呈连续线性增加。正常情况下(V̇O2/WR为10毫升/分钟/瓦特)，V̇O2和WR应平行增加，直到运动高峰期(或不久之前)。V̇CO2在达到第一个通气阈值(VT1)之前呈线性增加，之后呈不成比例的增加。此图从整体评估受试者运动表现，判断其运动能力是否受限。心血管疾病患者VO2/WR通常减低，其异常改变提示心肺和外周动脉疾病或异常。

NO.2

Panel 2:该图为心率（HR）与VO2/HR(氧搏量）随时间、功率变化曲线

这是心脏性能和收缩压输出的指标。根据Fick原理，氧搏量是每搏量和动静脉含氧量差的乘积，反映心脏每次搏动的氧输出量。变平或下降的模式反映每搏量降低和或骨骼肌摄取率受限。通常提示由于左心室或右心室功能不全(如运动引起的缺血)而引起的搏出量改变。

NO.3

Panel 3:该图为心率（HR）与VO2的关系以及VCO2与VO2的关系。

正常情况下HR随VO2线性上升，直至二者都达到预计的最大值。心肌缺血患者由于心率渐增较VO2上升更快，此曲线不再直线上升。

正常情况下VCO2随VO2的增长呈线性增长，其斜率≤1，直至达到无氧阈值（AT）。此后，VCO2在AT以上增长得较快，使斜率出现陡然增大。其曲线斜率增大的程度取决于缓冲乳酸的速率。

NO.4

Panel 4:该图为VO2和VCO2的通气当量（VE/VO2、VE/VCO2）随时间的变化。

表示每排出1L二氧化碳所需要的通气量，反映的是肺通气/血流匹配状况。计算时注意从通气量中减去面罩的额外死区，表示为(VE -死区×呼吸频率)/ VO2。此指标在运动中逐渐降低，直到VE/ VO2在VT1处和VE/VCO2在第二个通气阈值(VT2)处达到最低点(传统上认为是呼吸补偿，有时也称为“呼吸补偿点”)，之后再逐渐增高。某些心肺疾病患者通气血流比通常失调，一般其值越高代表基本疾病严重程度越重。

NO.5

Panel 5:该图为通气量（VE）随运动负荷的增加而变化的趋势。

随着循环CO2的上升，由于呼吸驱动的增加，VT1上方的斜率发生了变化。还显示了由于缓冲系统饱和，VT2处斜率的变化，从而导致酸中毒(乳酸积累)和进一步刺激过度通气。当功率增至无氧阈以上时，此曲线陡然弯曲，但VE受限者除外，如肥胖或阻塞性肺疾病患者。

NO.6

Panel 6:该图为VE和VCO2之间的关系，并测量了通气消除CO2的效率。

VE/VCO2斜率提示通气和灌注之间的匹配。VE/VCO2斜率小于30认为正常，随着年龄增加，数值会轻微增加。无氧代谢之前，VE/VCO2斜率反映血液中PCO2变化对通气的影响，是触发化学受体感受器而得到的，无氧代谢之后，VE/VCO2斜率与肺死腔增加、肺血流减少有关。

NO.7

Panel7:该图为O2 (PetO2)和CO2 (PetCO2)随时间和功率变化的曲线。

PetCO2为潮气末二氧化碳分压，表示心血管和肺的通气与灌注的匹配程度。广泛地反映心力衰竭、肥厚性心肌病、肺动脉高压/继发性肺动脉高压、慢性阻塞性肺病、间质性肺病等疾病的严重程度。运动初期到出现无氧阈值，PETCO2增加，无氧阈值运动后由于继发性的通气增加，VCO2排出增加，PETCO2降低。

NO.8

Panel8：显示了呼吸交换率（RER）随时间功率变化的曲线。

VCO2与VO2的比值为呼吸交换率，在休息时和低强度恒负荷运动时，RER（在嘴上测量）等于呼吸商（在线粒体中测量的RQ），数值由代谢过程中提供能量的物质决定。运动开始时，RER在0.7和0.9之间。虽然RQ不能增加到1.0以上（有氧能量代谢的上限），但由于无氧代谢过程中额外的CO2产生和过度换气，RER增加到峰值时超过1.1。随着运动强度的增高，VCO2远超VO2。峰值RER≥1.1代表运动非常尽力。

NO.9

Panel9：显示了潮气量（VT）随VE变化的曲线。

健康人的低水平运动主要依赖于VT的增加；当运动增加到峰值运动的70%～80%时，VE的增加则依赖VT和呼吸频率的增加，且呼吸频率占主要比重。

04 CPET：常用指标解读

CPET的常用指标包括基础指标和由基础指标换算出来的延伸指标 , 明确常用的CPET指标的含义, 能够更好的解读CPET结果, 服务于临床。

下期我们将会对CPET中的重要指标——通气阈值（ventilatory thresholds）的定义与确定方法进行解读。欢迎大家一起学习！